JPH01210280A - 工業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工業用ロボットに係り、特に支柱の上部に設け
られたアームをリンク機構により動作させる工業用ロボ
ットに関する３゜ 従来の技術 例えば、基台上に旋回ベース、支柱、アーム、手首機構
等を有する多関節型の工業用ロボットでは、各動作部分
における干渉を防止する緩衝部材が各動作部分に設【プ
られている。従来の工業用ロボットとしては、例えば第
６図に示すものがある。

第６図中、旋回ベース１上には支柱２が矢印Ａ。

Ｂ方向に揺動自在に支承されており、支柱２の上端には
アーム３が回動自在に支承されている。４は旋回ベース
１に支承された水平リンク（第１のリンク）、５は水平
リンク４とアーム３の基端部の後端とを連結する垂直リ
ンク（第２のリンク）である。従って、水平リンク４が
モータ（図示せず）の駆動力により所定角変回動すると
、その変位が垂直リンク５を介してアーム３に伝達され
、アーム３は矢印Ｈ，！方向に回動する。このようなア
ーム機構を有する工業用ロボットにおいては、作業の安
全上及びアーム３の破損を防止するために、アーム３の
矢印）−１，Ｉ方向の動作範囲及びアーム３と支柱２と
の矢印Ｃ，Ｄ方向の相対角度の規制を行う必要がある。

そのため、従来は支柱２の上部にストッパ部２ａ、２ｂ
を設け、ス１〜ツバ部２ａ、２ｂに弾性を有する緩衝部
材６８．６ｂを設（）て矢印Ｃ，Ｄ方向の規制が行なわ
れていた。

又、旋回ベース１にはアーム３のバランスを保つバラン
ス機構７が設りられている。このバランス機構７は水平
リンク４の軸４ａに設【プられたスプロケット７ａ、チ
ェーン７ｂ、旋回ベース１に支承されたスプロケット７
ｃ、スプロケット７Ｃに連結されたリンク７ｄ、リンク
７ｄを時田方向に附勢するバネ７ｅとよりなる。、そし
て、アーム３の回動位置に応じた保持力がバランスｆ［
ｅ７Ｊ：リリンク４，５を介してアーム３に付与される
。

上記バランス機構７を有する旋回ベース１のストッパ部
１ａ、１ｂには、緩衝部材８ａ、８ｂが設けられ、リン
ク７ｄが緩衝部材８ａ、８ｂに当接することにより矢印
Ｅ、Ｆ方向の動作規制が行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記工業用ロボットではアーム３が支柱２上
部に設（プられたストッパ部２ａ、２ｂの緩衝部＋Ｊ６
ａ、６ｂに当接することにより矢印Ｃ２Ｄ方向の動作規
制を行なうため、支柱２及びアーム３には充分な強度が
必要であり、その分支柱２及びアーム３の重量が増加し
、動作特性が低下してしまうといった問題点がある。。

又、従来の工業用ロボットでは、バランス機構７のスプ
ロケット７ａ、ヂＩ−ン７ｂ、スプロケット７ｃ、リン
ク７ｄを介して矢印Ｅ、Ｆ方向の動作規制を行なうため
、各部材のガタッキや、チェーン７ｂの伸び等の影響に
より正確な規制を行うことが難しいといった問題点があ
る１、更に、バランス機構７自体に強度的な余裕を設け
る必要があるので、その分バランス機１７の重量増加は
避けられない。

そこで、本発明は上記問題点を解決したＴ業用ロボッ（
−を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は、旋回ベース上に揺動自在に起立する支柱と、
その基端部の途中を支柱土部に支承されたアームと、旋
回ベースに回転自在に設けられ所定角度回転駆動される
第１のリンクと、第１のリンクとアーム基端部の後端と
を連結する第２のリンクとを有してなる工業用ロボット
において、アームの動作範囲及びアームと支柱との相対
的な動作範囲を第１のリンクの回動位置により規制する
ようにしたものであり、構成の簡略化を図るとともに重
量増加を抑え、作業動作時の動作特性が向上するように
したものである１゜ 実施例 第１図及び第２図に本発明になる。Ｌ業用ロボットの第
１実施例を示ｔ。

両図中、工業用ロボット１１は複数の関節機構を有する
多関節型のロボットであって、予め所定の動作をティー
チングされ、このティーチングされた動作を実行するよ
うに構成されたプレイバック型のロボットである５゜ 工業用ロボット１１の基台１２上には、矢印Ｇ方向に回
動する旋回ベース１３が回動自在に設けられている。又
、基台１２内には旋回ベース３を駆動するモータユニッ
ト（第１図中、破線で示す）１／Ｉが設置されている、
１ 旋回ベース１３の上面にはブラケット１３ａ。

１３　ｂ　ｂ＜垂立しており、このブラケット１３ａ。

１３ｂ間には支柱１５が揺動自在に支承されている。こ
の支柱１５はブラケット１３ａの外側に設けられたモー
タユニット１６の回転駆動力を伝達されて矢印Ａ、Ｂ方
向に回動する。

支柱１５の上端にはアーム１７の基端部１７ａの途中を
支承するブラケット１５ａが設けられている。アーム１
７は矢印１」、■方向に回動して先端の手首機構１Ｂを
上、下動させる３、なお、手首機構１８の先端には作業
治具（図示せず）が装着される。

１９はアーム駆動用のモータユニットで、ブラケット１
３ｂの外側に取イ」けられている。２０はリンク機構で
、モータユニット１９の出力軸に結合された水平リンク
（第１のリンク）２１と、−端が水平リンク２１に連結
され、他端がアーム１７の基端部１７ａの後端に結合さ
れた垂直リンク（第２のリンク）２２とを右する。従っ
て、モータユニット１９の回転駆動力はリンク機構２０
を介して基端部１７ａに伝達され、これによりアーム１
７は矢印Ｈ，１方向に回動変位する３゜アーム１７の基
部１７ａの後部には手首機構駆動用のモータユニット２
３．２４．２５が取イ」りられている。即ち、手首機構
１８は各モータユニット２３，２４．２５からの回転駆
動力が伝達されて矢印Ｊ、に；　Ｌ方向に回動する。

第２図に示す如く、水平リンク２１の上面には台形状の
第１の突部２６が設けられ、軸部２１ａ近傍の外周には
第２の突部２７が設けられている。

又、第２の突部２７の傾斜部２７ａには弾性を有するＭ
筒部材２８がネジにより固着されている。

旋回ベース１３はその上面にストッパ部として機能する
ブラケット１３ｃ、、１３ｄが設けられており、各ブラ
ケット１３ｃ、１３ｄには弾性を有する緩衝部材２９．
３０が固着されている。又、支柱１５の下端には支柱１
５の内壁１５ｂに固着されたストッパ部３１と、ブラケ
ット１５Ｇに固着された緩衝部材３２とが設けられてい
る。

アーム１７が矢印Ｈ，Ｉ方向（上下方向）に動作される
ときは、モータユニット１９からの回転駆動力が水平リ
ンク２１に伝達され、水平リンク２１が矢印Ｅ、Ｆ方向
に回動する。その際水平リンク２１の矢印Ｅ方向の回動
限位置は、水平リンク２１の下部が直接旋回ベース１３
上の緩衝部材３０に当接することにより（第２図中、１
点鎖線で示す）規制される。又、水平リンク２１の矢印
Ｆ方向の回動限位置は、水平リンク２１が反時計方向に
回動し、第２の突部゛２７の底面２７ｂが旋回ベース１
３上の緩衝部材２９に当接することにより（第２図中、
１点鎖線で示す）規制される。

又、支柱１５とアーム１７との相対角度の動作範囲は、
支柱１５の回動位置と、アーム１７を動作させる水平リ
ンク２１との相対的な位置関係によって決まる。即ち、
支柱１５と水平リンク２１とが互いに近接する矢印Ｃ方
向においては、水平リンク２１の突部２６が支柱１５の
緩衝部材３２に当接することにより（第２図中、２点鎖
線で示す）その回動限位置は規制される。又、支柱１５
と水平リンク２１とが離間する矢印り方向においては、
水平リンク２１の緩衝部材２８が支柱１５底部のストッ
パ部３１に下方より当接することにより（第２図中、２
点鎖線で示す）その回動限位置は規制される。

このように、リンクａ　１１４２０の動作により回動す
るアーム１７は、その動作範囲（矢印Ｈ，Ｉ方向）を水
平リンク２１の回動位置により規制され、又アーム１７
と支柱１５との相対角度による動作範囲（矢印Ｃ，Ｄ方
向）も水平リンク２１の回動位置により規制される。　
尚、水平リンク２１は弾性を有する緩衝部材　２８，２
９，３０，３２を介してその回動限位置における緩衝が
緩和される。従って、水平リンク２１には動作範囲規制
による過大な力が作用せず、水平リンク２１においては
機−械的強度増強による重量増加が少ない。

−〇　　　− 一　　８　− 又、水平リンク２１の回動位置によりアーム１７の動作
範囲が規制されるので、従来のように支柱１５及びアー
ム１７に充分な強度を設けなくて良いので、支柱１５及
びアーム１７の軽量化が図れる。よって、■業用ロボッ
ト１１は動作しやすくなって、ティーチング操作が容易
となるばかりか、プレイバック時の動作特性が向上する
。

又、従来のようにバランス機構７を介してアーム１７の
回動限位置を規制する構成ではないため、アーム１７は
バランス機構７のスブ［］ケット７ａ。

ヂエーン７ｂ、７ｃ等の各伝達部材のガタッキや紅年変
化等の影響を受けることなく、その回動限位置が正確に
規制される＝ 尚、上記説明では、水平リンク２１の回動により各緩衝
部材２８．２９．３０．３２が当接することにより回動
限位置の規制が行なわれたが、これとともに水平リンク
２１の各当接部分に規制位置検出用のスイッチを設け、
各スイッチからの検出信号によりモータユニットを停止
させるようにしても良い。

第３図及び第４図に本発明の第２実施例を示す。

両図中、水平リンク４１には各矢印Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆ方向の動作範囲を規制するための規制部４２゜４３．
４４−．４５が設（プられている。１各規制部４．２．
４．３．４４−、４．５の構成は路間−であるので、以
下−の規制部４２について説明し、他の規制部４３．４
．４．．４５の説明は省略する。

規制部４２は水平リンク４１の凹部４１　ａに設けられ
、回動限位置を検出する検出部材４２ａど、検出部材／
１２ａを外側にＩｌｌ！Ｉ勢するコイルバネ４２ｂと、
弾性を有する緩衝部材４．２０とよりなる。検出部材４
２ａは鍔状の当接部４２ａ１と、緩衝部材４２ｃの貫通
孔及び水平リンク４１の凹部４１ａを貫通して水平リン
ク４１の内部に延在するロッド４２ａ２と、ロッド４２
ａ２の先端に設けられ口字状の押圧部４２ａ３とを有す
る３、又、検出部材４．２　ａは当接部４２ａ１を凹部
４．　ｌ　ａ内のバネ４、１　ａ内のバネ４２ｂに押圧
され、当接部４２ａ１が水平リンク４１の外壁に固着さ
れた緩衝部材４２ｃより若干突出する位置に保持される
。

４６．４７は検出スイッチで、水平リンク４１内の室４
．１ｅ、４１ｆ内に設置されている。第４図に示すよう
に、検出スイッチ４６の可動接ハ４、６　ａは検出部材
４．２　ａ　、４．５　ａの押圧部４２ａ３゜４５ａ３
間に位置しており、又検出スイッチ４７の可動接片４７
ａち検出部材４３ａ、４４．ａの押圧部４３　ａ　３　
、４４．　ａ　３間に位置する。そして、各検出スイッ
チ４．６，４．７は水平リンク４１の通路４１Ｃ１，４
−１ｈを挿通されて軸孔４１ｉに挿入されるケーブル４
８．４９により制御回路（図示せず）と接続される。

旋回ベース１３はその上面に水平リンク４１が反時泪方
向に回動したとき、規制部４２に対向するストッパ部５
０と、水平リンク４１が時計方向に回動したとぎ、規制
部４３に対向する台形状のストッパ部５１とを右する。

又、支柱１５はその下部に、水平リンク４１の規制部４
４に対向するストッパ部５２ど、規制部４５に対向する
ストッパ部５３とを有する、。

従って、アーム１７が矢印１」、■方向に動作す−１１
＝ るに際して、アーム１７の動作範囲及びアーム１７と支
柱１５との相対角度による動作範囲は、水平リンク４１
の各規制部４．２．−／１．５によって次のように規制
される。

アーム１７が矢印ト（方向に回動するとき、水平リンク
４１は矢印Ｅ方向に回動し、やがて水平リンク４１の規
制部４３が旋回ベース１３十のストッパ５１に当接する
。即ち、アーム１７が矢印１」方向の回動限位置に至る
直前にまず検出部材４３ａの当接部４３ａ１がストッパ
部５１に当接し凹部４１ｂ内に変位する。さらに、水平
リンク４１が矢印Ｅ方向に回動すると、検出部材４３ａ
の押圧部４３ａ３が検出スイッチ４７の可動接片４７ａ
を押圧してこれを傾（〕る、１これにより、検出スイッ
チ４７はオン状態に切換わり、検出信号を制御回路に出
力する。そして、水平リンク４１を駆動するモータユニ
ツ１〜１９は回転を停まされる。

検出スイッチ４７がオンになった後、ざらに水平リンク
４１が回動づると緩衝部材／１３Ｃはス１〜−１　　′
４− 一　　１２　− ツバ部５１に当接する。そのため、水平リンク４１は緩
衝部材４３ｃにより当接時の衝撃を緩和されるとともに
、それ以上の回動を阻止され回動限位置に停止する。

又、アーム１７が矢印■方向に回動さぜる際には、水平
リンク４１が矢印Ｆ方向に回動して、回動限位置に至る
直前に規制部４２がストッパ５０に当接する。そして、
規制部／Ｉ２は上記規制部４３と同様に動作して矢印Ｆ
方向の回動限位置を規制する。又、アーム１７と支柱１
５との相対角度による動作範囲（矢印Ｃ，Ｄ方向）は、
水平リンク４１の規制部４．４．４５が支柱１５のスト
ッパ部５２．５３に当接することにより上記と同様にし
て規制される。

尚、水平リンク４１においては、４個所の回動限位置が
２個の検出スイッチ４．６．４７により検出できるので
、検出スイッチ数が少なく、その弁構成が簡略化されて
いる。

第５図に本発明の第３実施例を示す。第５図中、水平リ
ンク６１の外周には動作範囲を検出する動作位置規制セ
ンザ（以下、センサという）６２が設けられている。

このセンサ６２は水平リンク６１の外周表面に固着され
た薄膜状の導体６３と導体６３に所定のｉ間を介して対
向する薄膜状の導体６４と、導体６３．６４間に介装さ
れたコイル状の弾性部材６５とよりなる。尚、各導体６
３．６４は各回動方向の規制位置を検出するスイッチを
形成し、夫々通路６１ａに挿通されたケーブル６６．６
７を介して制御回路（図示せず）に接続される。

旋回ベース１３の上面には水平リンク６１が矢印Ｆ方向
に回動したとき、水平リンク６１の左端６１ｂに対向す
るストッパ部６８と、水平リンク６１が矢印Ｅ方向に回
動したとき、水平リンク６１の右端６１ｃに対向するス
トッパ部６９とが段けられている。又、支柱１５の下部
には水平リンク６１が回動したとぎ、右端６１ｃ１左端
６１ｂに対向するストッパ部７０．７１が設けである。

そして、各ストッパ部６８〜７１には半球状の突起６８
ａ〜７１ａが突出する。

そのため、”アーム１７が矢印Ｈ方向に回動するとき、
水平リンク６１は矢印Ｅ方向に回動し、回動限位置に至
る直前に右＠６１Ｃにおいてセンサ６２の外側の導体６
４がストッパ部６９の突起６９ａに当接する。すると、
突起６９ａが導体６４に食い込んで導体６４及び弾性部
材６５を相対的に押圧する。その結果、水平リンク６１
は弾性部材６５の弾性変形により当接時の衝撃を緩和さ
れるとともに、導体６４と６３との接触により回動限位
置に達したことが検出されその位置に停止する。尚、セ
ンサ６２から出力された検出信号により水平リンク６１
を駆動するモータユニット１９は停止する。

又、水平リンク６１の矢印Ｆ方向の回動限位置は左端６
１ｂのセンサ６２がストッパ部６８の突起６８ａに当接
することにより検出されるとともに、水平リンク６１は
それ以上の回動を規制される。さらに、アーム１７と支
柱１５との相対角度における矢印Ｃ，Ｄ方向の動作範囲
は、水平リンク６１のセンサ６２がストッパ部７０．７
１の突起７０ａ、７１ａに当接し、弾性部材６５に抗し
て導体６４と６３とが接触することにより検出される。

そして、水平リンク６１は支柱１５とアーム１７とが衝
突する直前の位置で停止する。

本実施例では水平リンク６１の全周にセンサ６２を設け
ているので、複数個の位置検出スイッチを設ける必要が
なく、構成が簡単で、よりコンパクトになっている。又
、各ストッパ部６８〜７１の突起６８ａ〜７１ａの位置
を任意に設定できるので、設Ｊ１上自由度が高く、又製
作工程も容易である。

発明の効果 上述の如く、本発明になる：ｒ業用ロボットは、アーム
を動作させる第２のリンクの回動によりアームの動作範
囲及びアームと支柱どの相対的な動作範囲を規制するよ
うにしたため、従来の如くアーム及び支柱の上部を強度
的に補強せずに済むのでアーム及び支柱の重量を軽減し
て軽量化を図ることができ、アーム及び支柱をより小さ
なノＪで動作させることかでき、ティーブーング操作の
操作性を改善できるとともにプレイバック時の作業動作
の動作特性を向上させることができる。又、従来のよう
にアームの動作範囲を規制するのにバランス機構が介在
しないため、各動作部材のガタッキや経年変化の影響を
受けず、アームの動作範囲をより正確に規制することが
でき、信頼性の向上を図ることができる等の特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる工業用ロボットの斜視図、第２図
は本発明の第１実施例の要部を示す拡大図、第３図は本
発明の第２実施例を説明するための縦断面図、第４図は
第３図中ＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図、第５図は本発明
の第３実施例の縦断面図、第６図は従来の工業用ロボッ
トを説明するための一部切截縦断面図である。 １１・・・工業用ロボット、１３・・・旋回ベース、１
５・・・支柱、１７・・・アーム、２０・・・リンク機
構、２１・・・水平リンク、２２・・・垂直リンク、２
６・・・第１の突部、２７・・・第２の突部、２８．２
９．３０゜３２・・・緩衝部材、３１・・・ストッパ部
、４１・・・水平−１８＝ リンク、４２〜４５・・・規制部、ｚｉ６．４７・・・
検出スイッチ、５０，５１，５２．５３・・・ス１ヘツ
パ部、６１・・・水平リンク、６２・・・動作位溜規制
ゼン倶、６３．６４・・・導体、６５・・・弾刊部材、
６８へ・７１−・・ストッパ部。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会ネ１ 、＼ 同　　　　弁理士　松　浦　兼　行１　　　′台（ニー
、−７ ゛・Ｊ：ＬＬ’ｉ占）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 旋回ベース上に揺動自在に起立する支柱と、その基端部
   の途中を該支柱上部に支承されたアームと、前記旋回ベ
   ースに回転自在に設けられ所定角度回転駆動される第１
   のリンクと、該第１のリンクと前記アーム基端部の後端
   とを連結する第２のリンクとを有してなる工業用ロボッ
   トにおいて、前記アームの動作範囲及び前記アームと前
   記支柱との相対的な動作範囲を前記第１のリンクの回動
   位置により規制することを特徴とする工業用ロボット。